Identificación de partículas y antipartículas

Question

La identificación de un electrón como partícula y el positrón como antipartícula es una cuestión de convención. Vemos muchos electrones a nuestro alrededor, por lo que se convierten en la partícula normal y los raros e inusuales positrones se convierten en la antipartícula .

Mi pregunta es, cuando se ha hecho la elección del electrón y el positrón como partícula y antipartículas ¿Identifica esto automáticamente cualquier otra partícula (cualquier otro fermión?) como normal o anti?

Por ejemplo, el protón es un partícula o más bien los quarks en su interior lo son. Al considerar las interacciones de un electrón con un quark dentro de un protón, ¿podemos encontrar algo, por ejemplo una cantidad conservada, que identifique naturalmente a ese quark como partícula en lugar de un antipartícula ? ¿O también tenemos que extender nuestra convención para decir que un protón es un partícula en lugar de un antipartícula ? Para completar la familia, supongo que la misma pregunta se aplicaría a los neutrinos.

Answer 1

Sí, hasta cierto punto. Una vez que se elige cuál de los electrones o positrones se considera la partícula normal, se fija la elección para los demás leptones, debido a la mezcla de neutrinos. Del mismo modo, la elección de un quark como partícula normal fija la elección de los demás sabores y colores de quarks. Pero no puedo pensar en una razón dentro del modelo estándar que requiera que hagas las elecciones correspondientes para los leptones y los quarks.

En términos de partículas, puedes pensarlo así: digamos que empiezas eligiendo el electrón como partícula y el positrón como antipartícula. Entonces puedes distinguir los neutrinos del electrón y los antineutrinos del electrón porque en los procesos de desintegración débil, un electrón siempre se produce con un antineutrino y un positrón con un neutrino normal. Entonces, debido a las oscilaciones de los neutrinos, puedes identificar las otras dos especies de neutrinos que oscilan con los antineutrinos del electrón como antineutrinos propiamente dichos, y a su vez puedes identificar el muón y el leptón tau a partir de la producción asociada a sus correspondientes antineutrinos.

En términos de QFT, la cantidad (casi) conservada relevante es la " paridad de carga el valor propio de la combinación de operadores $\mathcal{CP}$ .

Answer 2

Identificación de partículas y antipartículas

Buena pregunta. Es bueno ver que alguien piensa en la física. Es una pena que sea una pregunta antigua, pero nunca es tarde para la física.

La identificación del electrón como partícula y del positrón como antipartícula es una cuestión de convención. Vemos muchos electrones a nuestro alrededor, por lo que se convierten en la partícula normal y los raros e inusuales positrones en la antipartícula.

Sí. Es una cuestión de convención. No una cuestión de propiedades de las partículas. Piensa en una tabla de 2 x 2 y enumera las propiedades del electrón, el positrón, el antiprotón y el protón.

Mi pregunta es, cuando se ha hecho la elección del electrón y el positrón como partícula y antipartícula, ¿se identifica automáticamente cualquier otra partícula (cualquier otro fermión?) como normal o anti?

No. A no ser que hagas física "por convención" en lugar de mirar las pruebas científicas sólidas.

Por ejemplo, el protón es una partícula, o más bien los quarks de su interior lo son.

Olvídate de los quarks. Nunca hemos visto un quark libre:

_{Crédito de la imagen CSIRO, ver <a href="http://www.atnf.csiro.au/outreach/education/senior/cosmicengine/bigbang.html" rel="nofollow noreferrer">El Big Bang y el modelo estándar del universo</a>}

Quedémonos con las pruebas científicas sólidas. Centrémonos en las cuatro partículas masivas estables. Una de las cuales es el protón.

Al considerar las interacciones de un electrón con un quark dentro de un protón, ¿podemos encontrar algo, por ejemplo una cantidad conservada, que identifique naturalmente a ese quark como una partícula y no como una antipartícula?

No.

¿O también tenemos que ampliar nuestra convención para decir que un protón es una partícula y no una antipartícula?

No es necesario. Por supuesto, podríamos, y entonces podríamos lamentar el misterio de la antimateria desaparecida. Podríamos esconder la asimetría de los leptones bajo la alfombra y maravillarnos con la asimetría de los bariones, y ponerla en la portada de las revistas.

Para completar la familia supongo que la misma pregunta se aplicaría a los neutrinos.

Olvídate del neutrino. La gente clasifica el neutrino como un leptón "por convención" en lugar de mirar las pruebas científicas sólidas. El neutrino se mueve a c o tan cerca de c que no se nota la diferencia. Su masa es tan cercana a cero que no se nota la diferencia, al igual que su carga. Veamos ahora, ¿a qué partícula te recuerda eso? ¡Ah, el electrón!

En cuanto a la esencia de su pregunta, véase este artículo sobre el positronio que dice "en una primera aproximación puede considerarse como una especie de átomo de hidrógeno ligero". El positronio es una sustancia de corta duración átomo exótico compuesto por un electrón y un positrón. Al electrón lo llamamos materia y al positrón lo llamamos antimateria. Y el positronio es como el hidrógeno ligero. Entonces, ¿por qué llamamos materia al hidrógeno? Si se desechara esa convención, se podría decir justificadamente que el protón es la antimateria y el antiprotón es la materia, y entonces decir que el hidrógeno es también un átomo exótico. Sobre todo porque asimetría bariónica se contrarresta con asimetría de leptones . Más bien creo que es algo así como un juego de dobles mixtos en el tenis. Una de las partes siempre iba a ganar, y ganó. Pero entonces llamamos al equipo ganador el materia . Y ahora nos preguntamos por qué las damas perdieron, cuando en realidad, no lo hicieron: